FACULTAD DE INGENIERIA
URP 2016
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL
PROCESOS DE MANUFACTURA MANUFACTURA I Laboratorio N° 11
Moldeo de plástico por inyección, PROFESOR:
Ing. AMADO CRISÓGONO CASTRO CHONTA.
UNIVERSIDAD RICARDO PALMA FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL PROCESOS DE MANUFACTURA I
INDICE PÁG. 1. INTRODUCCION
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2. OBJETIVOS
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3. CAPITULO I: EL PLASTICO
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4. CAPITULO II: MOLDEO POR INYECCION
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5. CAPITULO III: MOLDEO POR SOPLADO
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6. CAPITULO IV: MOLDEO POR EXTRUSION
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7. CONCLUSIONES
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. !EBGRA"IA
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INTRODUCCION El moldeo por inyección es una técnica técnica muy muy popular para la fabricación de artículos muy diferentes. Sólo en los Estados Unidos, Unidos, la industria del plástico ha crecido a una tasa de 12% anual durante los ltimos 2! a"os, y el principal proceso de transformación de plástico es el moldeo por inyección, se#uido del de e$trusión e$trusión.. Un eemplo de productos fabricados por esta técnica son los famosos blo&ues interconectables 'E() 'E() y y u#uetes *laymobil *laymobil,, así como una #ran cantidad de componentes de automó+iles automó+iles,, componentes para a+iones y na+es espaciales. 'os 'os po polí líme mero ross ha hann lo#r lo#rad adoo sust sustit itui uirr otro otross mate materi rial ales es co como mo son son madera madera,, metales,, fibras naturales, metales naturales, cerámicas cerámicas y y hasta piedras hasta piedras preciosas preciosas el moldeo por inyección es un proceso ambientalmente más fa+orable comparado con la fabricación de papel, la tala de árboles árboles o o cromados. -a &ue no contamina el ambiente de forma directa, no emite #ases ni desechos acuosos, con baos ni+eles de ruido. Sin embar#o, no todos los plásticos pueden ser reciclados y al#u al#uno noss susce suscept ptib ible less de ser ser reci recicl clad ados os son son de depo posi sita tado doss en el ambi ambien ente te,, causando da"os al medio ambiente.
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OBJETIVOS onocer las diferentes técnicas para el moldeo de plásticos. /econocer las +entaas y des+entaas de este tipo de procesos onocer parte de la ma&uinaría &ue se utili0a, y funciones de cada una de estas /econocer las aplicaciones &ue se pueden lo#rar con este proceso /econocer los parámetros necesarios a se#uir, para poder lo#rar una producción eficiente.
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MOLDEO DE PLASTICO CAPITULO I: EL PLASTICO
El término plástico en su si#nificación más #eneral, se aplica a las sustancias de similares estructuras &ue carecen de un punto fio de e+aporación y poseen durante un inter+alo de temperaturas propiedades de elasticidad y fle$ibilidad &ue permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embar#o, en sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimeri0ación o multiplicación seminatural de los átomos de carbono en las lar#as cadenas moleculares de compuestos or#ánicos deri+ados del petróleo y otras sustancias naturales. 'a palabra plástico se usó ori#inalmente como adeti+o para denotar un escaso #rado de mo+ilidad y facilidad para ad&uirir cierta forma, sentido &ue se conser+a en el término plasticidad. •
'a definición enciclopédica de plásticos re0a lo si#uiente
3ateriales poliméricos or#ánicos 4los compuestos por moléculas or#ánicas #i#antes5 &ue son plásticos, es decir, &ue pueden deformarse hasta conse#uir una forma deseada por medio de e$trusión, moldeo o hilado. 'as moléculas pueden ser de ori#en natural, por eemplo la celulosa, la cera y el caucho 4hule5 natural, o sintéticas, como el polietileno y el nylon. 'os materiales empleados en su fabricación son resinas en forma de bolitas o pol+o o en disolución. on estos materiales se fabrican los plásticos terminados.
1. ETIMOLOGÍA ORIGEN E !ISTORIA EVOLUTIVA DEL PL"STICO
Etimología
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El +ocablo plástico deri+a del #rie#o plasti6os, &ue se traduce como moldeable. 'os polímeros, las moléculas básicas de los plásticos, se hallan presentes en estado natural en al#unas sustancias +e#etales y animales como el caucho, la madera y el cuero, si bien en el ámbito de la moderna tecnolo#ía de los materiales tales compuestos no suelen encuadrarse en el #rupo de los plásticos, &ue se reduce preferentemente a preparados sintéticos. Origen El primer plástico se ori#ina como resultado de un concurso reali0ado en 1789, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar *helan and ollander ofreció una recompensa de 19.999 dólares a &uien consi#uiera un sustituto aceptable del marfil natural, destinado a la fabricación de bolas de billar. Una de las personas &ue compitieron fue el in+entor norteamericano :esley ;yatt, &uien desarrolló un método de procesamiento a presión de la piro$ilina, un nitrato de celulosa de baa nitración tratado pre+iamente con alcanfor y una cantidad mínima de disol+ente de alcohol. Si bien ;yatt no #anó el premio, su producto, patentado con el nombre de celuloide, se utili0ó para fabricar diferentes obetos detallados a continuación. El celuloide tu+o un notable é$ito comercial a pesar de ser inflamable y de su deterioro al e$ponerlo a la lu0. El celuloide se fabricaba disol+iendo celulosa, un hidrato de carbono obtenido de las plantas, en una solución de alcanfor y etanol. on él se empe0aron a fabricar distintos obetos como man#os de cuchillo, arma0ones de lentes y película cinemato#ráfica. Sin éste, no hubiera podido iniciarse la industria cinemato#ráfica a fines del si#lo <=<. *uede ser ablandado repetidamente y moldeado de nue+o mediante calor , por lo &ue recibe el calificati+o de termoplástico. En 1>9> el &uímico norteamericano de ori#en bel#a 'eo ;endri6 ?ae6eland 4178@1>AA5 sinteti0ó un polímero de interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Este producto podía moldearse a medida &ue se formaba y resultaba duro al solidificar. Bo conducía la electricidad, era resistente al a#ua y los disol+entes, pero fácilmente mecani0able. Se lo bauti0ó con el nombre de ba&uelita 4o ba6elita5, el primer plástico totalmente sintético de la historia. ?ae6eland nunca supo &ue, en realidad, lo &ue había sinteti0ado era lo &ue hoy conocemos con el nombre de copolímero. C diferencia de los homopolímeros, &ue están formados por unidades monoméricas idénticas 4por eemplo, el polietileno5, los copolímeros están constituidos, al menos, por dos monómeros diferentes. )tra cosa &ue ?ae6eland desconocía es &ue el alto #rado de entrecru0amiento de la estructura molecular de la ba&uelita le confiere la propiedad de ser un plástico termoestable, es decir &ue puede moldearse apenas concluida su preparación. En otras palabras, una +e0 &ue se enfría la ba&uelita no puede +ol+er a ablandarse. Esto la diferencia de los polímeros
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termoplásticos, &ue pueden fundirse y moldearse +arias +eces, debido a &ue las cadenas pueden ser lineales o ramificadas pero no presentan entrecru0amiento.
Entre los productos desarrollados durante este periodo están los polímeros naturales alterados, como el rayón, fabricado a partir de productos de celulosa. Evolución 'os resultados alcan0ados por los primeros plásticos incenti+aron a los &uímicos y a la industria a buscar otras moléculas sencillas &ue pudieran enla0arse para crear polímeros. En la década del @9, &uímicos in#leses descubrieron &ue el #as etileno polimeri0aba bao la acción del calor y la presión, formando un termoplástico al &ue llamaron polietileno 4*E5. ;acia los a"os !9 aparece el polipropileno 4**5. Cl reempla0ar en el etileno un átomo de hidró#eno por uno de cloruro se produo el cloruro de poli+inilo 4*D5, un plástico duro y resistente al fue#o, especialmente adecuado para ca"erías de todo tipo. Cl a#re#arles di+ersos aditi+os se lo#ra un material más blando, sustituti+o del caucho, comnmente usado para ropa impermeable, manteles, cortinas y u#uetes. Un plástico parecido al *D es el politetrafluoretileno 4*FE5, conocido popularmente como teflón y usado para rodillos y sartenes antiadherentes. )tro de los plásticos desarrollados en los a"os @9 en Clemania fue el poliestireno 4*S5, un material muy transparente comnmente utili0ado para +asos, potes y hue+eras. El poliestireno e$pandido 4E*S5, una espuma blanca y rí#ida, es usado básicamente para embalae y aislante térmico. ambién en los a"os @9 se crea la primera fibra artificial, el nylon. Su descubridor fue el &uímico :alace arothers, &ue trabaaba para la empresa Gupont. Gescubrió &ue dos sustancias &uímicas como el he$ametilendiamina y ácido adípico, formaban polímeros &ue bombeados a tra+és de a#ueros y estirados formaban hilos &ue podían teerse. Su primer uso fue la fabricación de paracaídas para las fuer0as armadas estadounidenses durante la Se#unda (uerra 3undial, e$tendiéndose rápidamente a la industria te$til en la fabricación 1 2
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de medias y otros teidos combinados con al#odón o lana. Cl nylon le si#uieron otras fibras sintéticas como por eemplo el orlón y el acrilán. En la presente década, principalmente en lo &ue tiene &ue +er con el en+asado en botellas y frascos, se ha desarrollado +erti#inosamente el uso del tereftalato de polietileno 4*E5, material &ue +iene despla0ando al +idrio y al *D en el mercado de en+ases.
#. PROPIEDADES $ CARACTERÍSTICAS 'os plásticos son sustancias &uímicas sintéticas denominados polímeros, de estructura macromolecular &ue puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono. Estos polímeros son #randes a#rupaciones de monómeros unidos mediante un proceso &uímico llamado polimeri0ación. 'os plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades &ue no pueden lo#rarse con otros materiales por eemplo color, poco peso, tacto a#radable y resistencia a la de#radación ambiental y bioló#ica. Ge hecho, plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en sí los polímeros sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales sintéticos &ue pueden alcan0ar el estado plástico, esto es cuando el material se encuentra +iscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencia a esfuer0os mecánicos. Este estado se alcan0a cuando el material en estado sólido se transforma en estado plástico #eneralmente por calentamiento, y es ideal para los diferentes procesos producti+os ya &ue en este estado es cuando el material puede manipularse de las distintas formas &ue e$isten en la actualidad. Csí &ue la palabra plástico es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces de entrar en un estado plástico, pero plástico no es necesariamente el #rupo de materiales a los &ue cotidianamente hace referencia esta palabra. 'as propiedades y características de la mayoría de los plásticos 4aun&ue no siempre se cumplen en determinados plásticos especiales5 son estas •
fáciles de trabaar y moldear ,
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tienen un bao costo de producción,
•
poseen baa densidad,
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•
•
•
•
•
•
suelen ser impermeables, buenos aislantes eléctricos, aceptables aislantes acsticos, buenos aislantes térmicos, aun&ue la mayoría no resisten temperaturas muy ele+adas, resistentes a la corrosión y a muchos factores &uímicos al#unos no son biode#radables ni fáciles de reciclar , y si se &ueman, son muy contaminantes.
%. PROCESO PRODUCTIVO DEL PLASTICO Cl&si'ic&ci() *+ p,oc+sos P,oc+sos p&,& T+,-oplásticos: H
E$trusión
H
=nyección
H
Soplado
H
ermoformado
H
alandreo
H
Sinteri0ado
H
/ecubrimiento por uchilla
H
=nmersión
H
/otomoldeo
P,oc+sos p&,& T+,-o'ios H
'aminado
H
3oldeo por compresión
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H
3oldeo por ransferencia
H
Embobinado de filamiento continuo
H
*ultrusión
HDaciado H/otomoldeo HEspreado H/=3 lasificación de acuerdo a, cambios de a#re#ación &ue sufre la materia prima, dentro de la ma&uinaria.
H
*rocesos *rimarios
H
*rocesos Secundarios
En los proc+sos p,i-&,ios, el plástico es moldeado a tra+és de un proceso térmico donde el material sólido 4pellet o pol+o5, pasa por el estado lí&uido y finalmente se solidifica. En los p,oc+sos s+c/)*&,ios, se utili0an medios mecánicos o neumáticos para formar el artículo final sin pasar por la fusión del plástico. on base en estos criterios, los procesos de transformación principales se clasifican como
P,oc+sos p,i-&,ios: H
E$trusión
H
=nyección
H
Soplado
H
alandreo
H
=nmersión
H
/otomoldeo
H
ompresión
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H
ermoformado
P,oc+sos S+c/)*&,ios H
Estirado
H
Goblado
H
orte
H
orneado
H
?arrenado
En los diferentes procesos de transformación, se busca obtener un e&uilibrio estraté#ico entre la ma&uinaria, los materiales, el consumo de ener#ía y el tiempo de obtención del producto terminado Entre otros temas &ue serán tratados en el tema de procesos tecnoló#icos. 'a materia prima se presenta en forma de (ránulos 4pellet5 pol+os láminas películas lí&uidos, etc. 'a columna +ertebral de los procesos de transformación de los plásticos presentan tres secciones importantes 15 el e&uipo utili0ado en el método de transformación, 25 los moldes o herramentales para dar la forma y @5 el e&uipo periférico &ue coadyu+a al procesado del material.
4CLASIFICACI!N DE LOS PL"STICOS S+0) +l -o)(-+,o 2&s+ En esta clasificación se considera el ori#en del monómero del cual parte la producción del polímero. 1 2
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•
•
Baturales Son los polímeros cuyos monómeros son deri+ados de productos de ori#en natural con ciertas características como, por eemplo, la celulosa, la caseína y el caucho. Gentro de dos de estos eemplos e$isten otros plásticos de los cuales pro+ienen o
'os deri+ados de la celulosa son el celuloide, el celofán y el cellón.
o
'os deri+ados del caucho son la #oma y la ebonita.
Sintéticos Son a&uellos &ue tienen ori#en en productos elaborados por el hombre, principalmente deri+ados del petróleo como lo son las bolsas de polietileno
S+0) s/ co-po,t&-i+)to ',+)t+ &l c&lo, Termoplásticos Un termoplástico es un plástico &ue, a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se con+ierte en un lí&uido cuando se calienta y se endurece en un estado +ítreo cuando se enfría suficiente. 'a mayoría de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los &ue poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuer0as Dan der :aals 4*olietileno5 fuertes interacciones dipolodipolo y enlace de hidró#eno o incluso anillos aromáticos apilados 4poliestireno5. 'os polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en &ue después de calentarse y moldearse éstos pueden recalentarse y formar otros obetos, ya &ue en el caso de los termoestables o termoduros, su forma después de enfriarse no cambia y este prefiere incendiarse.. Sus propiedades físicas cambian #radualmente si se funden y se moldean +arias +eces. 'os principales son •
•
•
/esinas celulósicas obtenidas a partir de la celulosa, el material constituyente de la parte le"osa de las plantas. *ertenece a este #rupo el rayón. *olietilenos y deri+ados Emplean como materia prima el etileno obtenido del cra&ueo del petróleo &ue, tratado posteriormente, permite obtener diferentes monómeros como acetato de +inilo, alcohol +inílico, cloruro de +inilo, etc. *ertenecen a este #rupo el *D, el poliestireno, el metacrilato, etc. Geri+ados de las proteínas *ertenecen a este #rupo el nailon y el perlón, obtenidos a partir de las diamidas.
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•
Geri+ados del caucho Son eemplo de este #rupo los llamados comercialmente pliofilmes, clorhidratos de caucho obtenidos adicionando ácido clorhídrico a los polímeros de caucho.
Termoestables 'os plásticos termoestables son materiales &ue una +e0 &ue han sufrido el proceso de calentamientofusión y formaciónsolidificación, se con+ierten en materiales rí#idos &ue no +uel+en a fundirse. (eneralmente para su obtención se parte de un aldehído. •
*olímeros del fenol Son plásticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante su fabricación se emplea un e$ceso de fenol, se obtienen termoplásticos.
•
/esinas epo$i.
•
/esinas melamínicas.
•
?a&uelita.
•
Cminoplásticos *olímeros de urea y deri+ados. *ertenece a este #rupo la melamina.
•
*oliésteres /esinas procedentes de la esterificación de polialcoholes, &ue suelen emplearse en barnices. Si el ácido no está en e$ceso, se obtienen termoplásticos.
S+0) l& ,+&cci() *+ s3)t+sis ambién pueden clasificarse se#n la reacción &ue produo el polímero Polímeros de adición =mplican siempre la ruptura o apertura de una unión del monómero para permitir la formación de una cadena. En la medida &ue las moléculas son más lar#as y pesadas, la cera parafínica se +uel+e más dura y más tena0. Eemplo 2n ;2I;2 J K;2;2;2;2Ln Polímeros de condensación Son a&uellos donde los monómeros deben tener, por lo menos, dos #rupos reacti+os por monómero para darle continuidad a la cadena. Eemplo / )); M /N); J /))/N M ;2)
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Polímeros formados por etapas 'a cadena de polímero +a creciendo #radualmente mientras haya monómeros disponibles, a"adiendo un monómero cada +e0. Esta cate#oría incluye todos los polímeros de condensación de arothers y además al#unos otros &ue no liberan moléculas pe&ue"as pero sí se forman #radualmente, como por eemplo los poliuretanos.
S+0) s/ +st,/ct/,& -ol+c/l&, Amorfos Son amorfos los plásticos en los &ue las moléculas no presentan nin#n tipo de orden están dispuestas desordenadamente sin corresponder a nin#n orden. Cl no tener orden entre cadenas se crean unos huecos por los &ue la lu0 pasa, por esta ra0ón los polímeros amorfos son transparentes. Semicristalinos 'os polímeros semicristalinos ienen 0onas con cierto tipo de orden unto con 0onas amorfas. En este caso al tener un orden e$isten menos huecos entre cadenas por lo &ue no pasa la lu0 a no ser &ue posean un espesor pe&ue"o. Cristalizables Se#n la +elocidad de enfriamiento, puede disminuirse 4enfriamiento rápido5 o incrementarse 4enfriamiento lento5 el porcentae de cristalinidad de un polímero semicristalino, sin embar#o, un polímero amorfo, no presentará cristalinidad aun&ue su +elocidad de enfriamiento sea e$tremadamente lenta. Comodities Son a&uellos &ue tienen una fabricación, disponibilidad, y demanda mundial, tienen un ran#o de precios internacional y no re&uieren #ran tecnolo#ía para su fabricación y procesamiento. De ingeniería Son los materiales &ue se utili0an de manera muy específica, creados prácticamente para cumplir una determinada función, re&uieren tecnolo#ía especiali0ada para su fabricación o su procesamiento y de precio relati+amente alto.
El&st(-+,os o c&/c4os 'os elastómeros se caracteri0an por su #ran elasticidad y capacidad de estiramiento y rebote, recuperando su forma ori#inal una +e0 &ue se retira la fuer0a &ue los deformaba. omprenden los cauchos naturales obtenidos a partir del láte$ natural y sintéticos entre estos ltimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno. 1 2
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'os elastómeros son materiales de moléculas #randes las cuales después de ser deformadas a temperatura ambiente, recobran en mayor medida su tama"o y #eometría al ser liberada la fuer0a &ue los deformó.
5. CODI6ICACI7N DE PL"STICOS E$iste una #ran +ariedad de plásticos y para clasificarlos, e$iste un sistema de codificación &ue se muestra en la abla 1. 'os productos lle+an una marca &ue consiste en el símbolo internacional de reciclado específico.
con el códi#o correspondiente en medio se#n el material
Tab#a 1 Co$i%&a&i'( i(t)r(a&io(a# *ara #o+ $i+ti(to+ *#,+ti&o+ Po#i)ti#) Po#i)ti#) Po#i)ti#) Ti*o $) (o $) Po#ior (o $) (o Po#i*ro*i# Po#i)+tir Otr *#,+ti& a#ta .ro $) baa T)r)-ta# )(o )(o o+ o: $)(+i$a /i(i#o $)(+i$a ato $ $ A&r'(i PET o
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PVC
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8. APLICACIONES DEL PL"STICO 'os plásticos tienen cada +e0 más aplicaciones en los sectores industriales y de consumo.
Empauetado 1 2
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Una de las aplicaciones principales del plástico es el empa&uetado. Se comerciali0a una buena cantidad de polietileno de baa densidad en forma de rollos de plástico transparente para en+oltorios.
El polietileno de alta densidad se usa para películas plásticas más #ruesas, como la &ue se emplea en las bolsas de basura. Se utili0an también en el empa&uetado el polipropileno, el poliestireno, el policloruro de +inilo 4*D5 y el policloruro de +inilideno. Este ltimo se usa en aplicaciones &ue re&uieren estan&ueidad, ya &ue no permite el paso de #ases 4por eemplo, el o$í#eno5 hacia dentro o hacia fuera del pa&uete. Ge la misma forma, el polipropileno es una buena barrera contra el +apor de a#ua tiene aplicaciones domésticas y se emplea en forma de fibra para fabricar alfombras y so#as.
Construcción
'a construcción es otro de los sectores &ue más utili0an todo tipo de plásticos, incluidos los de empa&uetado descritos anteriormente. El polietileno de alta densidad se usa en tuberías, del mismo modo &ue el *D. Oste se emplea también en forma de láminas como material de construcción. 3uchos plásticos se utili0an para aislar cables e hilos, y el poliestireno aplicado en forma de espuma sir+e para aislar paredes y techos. ambién se hacen con plástico marcos para puertas, +entanas y techos, molduras y otros artículos. )tras aplicaciones )tros sectores industriales, en especial la fabricación de 1 2
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motores, dependen también de estos materiales. Cl#unos plásticos muy resistentes se utili0an para fabricar pie0as de motores, como colectores de toma de aire, tubos de combustible, botes de emisión, bombas de combustible y aparatos electrónicos. 3uchas carrocerías de automó+iles están hechas con plástico refor0ado con fibra de +idrio. 'os plásticos se emplean también para fabricar carcasas para e&uipos de oficina, dispositi+os electrónicos, accesorios pe&ue"os y herramientas. Entre las aplicaciones del plástico en productos de consumo se encuentran los u#uetes, las maletas y artículos deporti+os.
9. RECICLAJE El material plástico tiene +arios puntos a fa+or es económico, li+iano, irrompible, muy duradero y hasta buen aislante eléctrico y acstico. *ero a la hora de hablar de reciclae presenta muchos incon+enientes. - cada uno de los pasos para cumplir el proceso de reciclado encarece notablemente el producto.
*ara reciclar plástico, primero hay &ue clasificarlo de acuerdo con la resina. Es decir, en siete clases distintas *E, *ECG, *D, *E?G, **, *S, y una séptima cate#oría denominada PotrosQ.
'a separación es debida a &ue, las resinas &ue componen cada una de las cate#orías de plástico son termodinámicamente incompatibles unas con otras. C eso hay &ue sumarle el trabao de separar las tapas, &ue #eneralmente no están hechas del mismo material. Este no es el nico incon+eniente en el proceso de reciclae el plástico pierde al#unas de sus propiedades ori#inales, por lo &ue hay &ue a#re#arle una serie de aditi+os para &ue recupere sus propiedades.
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'a separación, el la+ado y el posterior tratamiento, son muy costosos de por sí y cuando se lle#a al producto final se +uel+e inaccesible para el consumo humano. oda+ía resta abrir un mercado dispuesto a consumir los productos pro+enientes del reciclado, &ue en Cr#entina an hoy no e$isten.
;ay cuatro tipos de reciclae de plásticos primario, secundario, terciario y cuaternario. El conocer cual de estos tipos se debe usar depende de factores tales como la limpie0a y homo#eneidad del material y el +alor del material de desecho y de la aplicación final.
!eciclado primario onsiste en la con+ersión del desecho plástico en artículos con propiedades físicas y &uímicas idénticas a las del material ori#inal. El reciclae primario se hace con termoplásticos como *E 4*olietileno ereftalato5, *ECG 4*olietileno de Clta Gensidad5, *E?G 4*olietileno de ?aa Gensidad5, ** 4*olipropileno5, *S 4*oliestireno5, y *D 4loruro de *oli+inilo5.
*rocesos del reciclae primario R 1. Separación 'os métodos de separación pueden ser clasificados en separación macro, micro y molecular. 'a macro separación se hace sobre el producto completo usando el reconocimiento óptico del color o la forma. 'a microseparación puede hacerse por una propiedad física específica tama"o, peso, densidad, etc. R 2. (ranulado *or medio de un proceso industrial, el plástico se muele y con+ierte en #ranulos parecidos a las houelas del cereal. R @. 'impie0a 'os plásticos #ranulados están #eneralmente contaminados con comida, papel, piedras, pol+o, pe#amento, de ahí &ue deben limpiarse primero. R A. *eleti0ado *ara esto, el plástico #ranulado debe fundirse y pasarse a tra+és de un tubo del#ado para tomar la forma de spa#hetti al enfriarse en un ba"o de a#ua. Una +e0 frío es cortado en pedacitos llamados pellets.
!ecicla"e secundario
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En este tipo de reciclae se con+ierte el plástico en artículos con propiedades &ue son inferiores a las del polímero ori#inal. Eemplos de estos plásticos recuperados por esta forma son los termoestables o plásticos contaminados. Este proceso elimina la necesidad de separar y limpiar los plásticos, en +e0 de esto, se me0clan incluyendo tapas de aluminio, papel, pol+o, etc, se muelen y funden untas dentro de un e$trusor. 'os plásticos pasan por un tubo con una #ran abertura hacia un ba"o de a#ua y lue#o son cortados a +arias lon#itudes dependiendo de las especificaciones del cliente.
!ecicla"e terciario Este tipo de reciclae de#rada el polímero a compuestos &uímicos básicos y combustibles. Es diferente a los dos primeros por&ue in+olucra además de un cambio físico un cambio &uímico. ;oy en día el reciclae primario cuenta con dos métodos principales. *irolisis y #asificación. En el primero se recuperan las materias primas de los plásticos, de manera &ue se puedan rehacer polímeros puros con meores propiedades y menos contaminación. - en el se#undo, por medio del calentamiento de los plásticos se obtiene #as &ue puede ser usado para producir electricidad, metanol o amoniaco.
!ecicla"e cuaternario onsiste en el calentamiento del plástico con el obeto de usar la ener#ía térmica liberada de este proceso para lle+ar a cabo otros procesos, es decir el plástico es usado como combustible para reciclar ener#ía. 'as +entaas mucho menos espacio ocupado en los rellenos sanitarios, la recuperación de metales y el maneo de diferentes cantidades de desechos. Sin embar#o, al#unas de las des+entaas son la #eneración de contaminantes #aseosos. Cl#unos plásticos no son recuperables, como el poliestireno cristal y la ba6elita.
. PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES 1 2
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'a sopa de plástico, situada en el North Pacific Gyre, es el mayor +ertedero de materiales plásticos del mundo. Se estima &ue tiene un tama"o de 1.A99.999 6m. Cctualmente estos plásticos son muy utili0ados como en+ases o en+olturas de sustancias o artículos alimenticios &ue al desecharse sin control, tras su utili0ación, han ori#inado #i#antescos basureros marinos, como la llamada Tsopa de plástico, el mayor +ertedero del mundo. Ge este modo, sur#e el problema asociado la contaminación ambiental, muchas +eces producto del desecho de los plásticos de alta y baa densidad. 'as características moleculares 4 tipos de polímeros5 del plástico contribuyen a &ue presenten una #ran resistencia a la de#radación ambiental y con mayor ra0ón a la biode#radación. 'a radaciación UD del sol es la nica forma de de#radación natural &ue hace sentir sus efectos en el plástico a mediano pla0o, destruyendo los enlaces poliméricos y tornándolo frá#il y &uebradi0o. omo es e+idente el desecho acumulati+o de estos plásticos al ambiente trae #ra+es consecuencias a las comunidades como lo son las enfermedades entre las cuales se encuentra el den#ue producida por el acumulamiento de basura y estancamiento de a#uas ne#ras sir+iendo éstos como criaderos del 0ancudo patas blancas. Entre otras de las consecuencias importantes se pueden mencionar son las obstrucciones de las tuberías de a#uas ne#ras. Cunado a ello el desecho de estos materiales plásticos al ambiente pro+oca la disminución del embellecimiento de al#unas áreas, establecimientos, municipios, ciudades y estados. 'os plásticos arroados al mar &ue presentan flotabilidad son un #ran problema en las 0onas de calmas ecuatoriales, ya &ue se +an reuniendo en esos sectores acumulándose en #randes cantidades. En hile, durante una #ra+e se&uía producida en 1>8V en la =D re#ión de 'a Serena, una #ran cantidad #anado caprino de las estancias rurales aleda"as a la /uta *anamericana se alimentó en los restos plásticos 4bolsas de polietileno5 &ue se desechaban a las orillas por los usuarios, pro+ocando la muerte en masa al cabo de unas pocas horas después de la in#esta. 1 2
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/estos de un albatros muerto a causa de la in#esta de restos plásticos. 3uchas de las +entaas de los productos plásticos se con+ierten en una des+entaa en el momento &ue desechamos ya sea el en+ase por&ue es descartable o bien cuando tiramos obetos de plástico por&ue se han roto. Si bien los plásticos podrían ser reutili0ados o reciclados en su #ran mayoría, lo cierto es &ue hoy estos desechos son un problema de difícil solución, fundamentalmente en las #randes ciudades. Es realmente una tarea costosa y complea para los municipios encar#ados de la recolección y disposición final de los residuos ya &ue a la cantidad de en+ases se le debe sumar el +olumen &ue representan. *or sus características los plásticos #eneran problemas en la recolección, traslado y disposición final. Cl#unos datos nos alertan sobre esto. *or eemplo, un camión con una capacidad para transportar 12 toneladas de desechos comunes, transportará apenas ! o 8 toneladas de plásticos compactados, y apenas 2 de plástico sin compactar. Gentro del total de plásticos descartables &ue hoy +an a la basura se destaca en los ltimos a"os el aumento sostenido de los en+ases de *E, pro+eniente fundamentalmente de botellas descartables de a#uas de mesa, aceites y bebidas alcohólicas y no alcohólicas. 'as empresas +ienen sustituyendo los en+ases de +idrio por los de plástico retornables en un comien0o, y no retornables posteriormente. Esta decisión implica un permanente cambio en la composición de la basura. En Uru#uay este proceso se ha acelerado desde mediados de 1>>8, a#ra+ándose durante 1>>V cuando además, muchos en+ases retornables de +idrio se transformaron en +idrio descartable.
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Ge esta manera, resulta claro &ue el abandono de estos materiales al medio ambiente representa un #ra+e problema ambiental. *or consi#uiente e$iste la in&uietud de elaborar un e&uipo con la capacidad de recuperar dichos plásticos &ue han sido desechados por la sociedad, los cuales son considerados no reutili0ables. Ge este modo sur#e como propósito dise"ar un e&uipo &ue utilice ener#ía térmica por inducción fundiendo el polietileno de baa densidad &ue se encuentren depositados en el mismo, una +e0 fundidos, a#lomerados y en estado lí&uido pasan a ser +ertidos a un molde para elaborar otros productos &ue serán utili0ados en otras aplicaciones. Un material candidato a sustituir al petróleo es el cá"amo, utili0able para todos los usos petro&uímicos, pero &ue además es 199% biode#radable y altamente reciclable.
M&*+,& plástic& )tra de las soluciones &ue se han planteado ante la acumulación de residuos plásticos ha sido la madera plástica.
;. BIOPL"STICO
Bioplástico (acetato de celulosa).
Se denomina 2ioplástico a un tipo de plásticos deri+ados de productos +e#etales, tales como el aceite de soa o el maí0, a diferencia de los plásticos con+encionales, deri+ados del petróleo.
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'os plásticos tradicionales 4polietileno, polipropileno, abs, pet, entre otros5 están sinteti0ados a partir del petróleo por la industria petro&uímica. 'a carestía de este combustible fósil, su carácter de resistencia a la de#radacion natural y el hecho de &ue es una fuente &ue, tarde o temprano, acabará por a#otarse, ha lle+ado a al#unas partes de la industria a buscar alternati+as. El ácido poliláctico, sinteti0ado a partir del maí0, es una de las más prometedoras.
P,o2l+-&s + c&/s& +l plástico El plástico con+encional cuando se desecha permanece en el ambiente durante décadas y en muchos casos es imposible reco#erlo. )bstruyendo alcantarillas y drenaes, matando animales en la tierra, ríos y océanos, y desfi#urando calles, playas y paisaes. 'as prácticas actuales para el maneo de los desechos plásticos incluyen la incineración, el uso como rellenos sanitarios y el reciclae. Sin embar#o •
'a capacidad de los incineradores es insuficiente.
•
'a emisión de #ases #enerada en su práctica es altamente contaminante.
•
Se está #estando una crisis sanitaria por la saturación de los depósitos.
•
El reciclae, aun&ue ue#a un papel importante en el maneo de los desechos, nunca alcan0ará a manear todos los desperdicios de plástico &ue se producen y además re&uiere de un maneo adicional de los desechos el cual incrementa el costo en un alto porcentae.
Bioplásticos = *+s&,,ollo sost+)i2l+ Uno de los principales problemas del plástico con+encional lo constituyen las emisiones de efecto in+ernadero &ue se producen como resultado de su fabricación. El 2ioplástico emite entre 9,7 y @,2 toneladas menos de dió$ido de carbono por tonelada &ue el plástico deri+ado del petróleo. Cdemás, al#unos bioplásticos son biode#radables como el *'C 4acido polilactico patentado por G): hemical y cedido a Bature Wor6s5, *S3 4*lastarch 3aterial5 y *;? 4*oly@ hydro$ybutyrate5, también e$isten bioplásticos no biode#radables como la Xuitrina, el *C 11 4poliamida 115 o el polietileno obtenido 199% a partir de etanol de ca"a de a0car. *ara los plásticos deri+ados del petróleo e$iste la tecnolo#ía o$obiode#radable, al &ue hay &ue a"adir una pe&ue"a parte de sales de metales pesados 4las cuales son totalmente
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inocuas5 para &ue las cadenas de polímeros se desinte#ren y aceleren la biode#radación a tan solo @ o ! a"os en lu#ar de más de cien &ue le toma al plástico con+encional.
P,o*/cci() 'a producción es relati+amente limitada y el precio an no es competiti+o. *ero esto puede cambiar rápidamente, teniendo en cuenta la escalada de precios del petróleo y los ltimos desarrollos en el campo de los plásticos +e#etales, &ue hacen &ue sus características de dure0a y resistencia al calor se acer&uen, cada +e0 más, a las del polietileno.
CAPITULO II: MOLDEO POR IN$ECCION
1. ANTECEDENTES !IST7RICOS Yohn ;yatt ;yatt re#ist re#istró ró en 17V2 la prime primera ra patente patente de una má&uina de inyección, la cual consistía en un pistón &ue contenía en la cámara deri+ados celulósicos fundidos. Sin embar# embar#o, o, se atribu atribuye ye a la compa"ía compa"ía alemana alemana ellon:er6W ellon:er6W el haber sido pionera de la má&uina de inyección moderna. Esta firma presentó, en 1>27 1>27,, una patente incluyendo la descripción de nitrocelulosa 4celuloide 4celuloide5. 5. El primer primer artícul artículoo de producc producción ión masi+a masi+a en =n#late =n#laterra rra fue la pluma fuente fuente,, producida durante los a"os treinta por la compa"ía 3entmore 3anufacturin#. 'a misma utili0aba má&uinas de moldeo por inyección de Ec6ert Z [ie#ler 4Clemania5. Estas má&uinas funcionaban ori#inalmente con aire comprimido En 1>@2 apareció la primera má&uina para inyección operada con sistemas eléctricos, desarrollada por la compa"ía Ec6ert Z [ie#ler. Cl mismo tiempo, otros países como Sui0a Sui0a e e =talia empe0aban empe0aban a conse#uir conse#uir importantes importantes a+ances en ma&uinaria. ma&uinaria. -a -a a finales finales de los a"os treinta, el polietileno el polietileno y y el *D *D \ambos, \ambos, de alta producción y bao costo\ pro+ocaron una re+olución en el desarrollo de la ma&uinaría, teniendo el *D mayor é$ito como material para e$trusión. En 1>!1 se desarrolló en Estados Estados Unidos la primera má&uina de inyección inyección con un tornillo reciprocante 4o, simplemente, husillo5, aun&ue no fue patentada hasta 1>!8 1>!8.. Este cambio ha
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sido la aportación más importante en la historia de las má&uinas inyectoras. Cl finali0ar la se#unda se#u nda #ue #uerra rra mun mundial dial,, la indu indust stri riaa de la inye inyecc cció iónn de plás plásti tico co e$pe e$peri rime ment ntóó un crecimiento crecimiento comercial comercial sostenido. sostenido. Sin embar#o, a partir de la década de los ochenta, las meo meoras ras se han han enfoc enfocad adoo a la eficiencia eficiencia del dise"o dise"o,, del fluo fluo del polímero, el uso de sist sistem emas as de softWare CG CG,, incl inclusi usión ón de robots robots más más rápidos para e$tracción de pie0as, inyección asistida por computadora, eficacia en el control de calentamiento y meoras en el control de la calidad del producto.
#. DE6I DE6INI NICI CI7N 7N Es un proceso industrial popular y económico para la fabricación de una amplia #ama de productos de consumo de plástico. Estos incluyen botones, arandelas, +ál+ulas, poleas, en#ranaes, herramientas eléctricas, tapas de botellas, u#uetes, paneles de automó+iles, los monitores de ordenador, teclados, muebles, etc. Estos artículos son producidos en serie utili0ando má&uinas de moldeo de diferentes tama"os y di+ersas necesidades específicas. En in#eniería in#eniería,, el moldeo por inyección es un proceso semicontinuo &ue consiste en inyectar un polímero un polímero o o cerámico cerámico en en estado fundido 4o ahulado5 en un molde molde cerrado cerrado a presión a presión y y frío frío,, a tra+és de un orificio pe&ue"o llamado llamado compuerta. En ese molde el material se solidifica solidifica,, comen0ando a cristali0ar en en polímeros semicristalinos semicristalinos.. 'a pie0a o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la ca+idad la pie0a moldeada. 'a popularidad de este método se e$plica con la +ersatilidad de pie0as &ue pueden fabrica fabricarse, rse, la rapide0 rapide0 de fabric fabricaci ación, ón, el dise"o dise"o escalable escalable desde procesos procesos de prototipos de prototipos rápidos,, altos ni+eles de producción y baos costos, alta o baa automati0ación se#n el rápidos costo de la pie0a, #eometrías muy complicadas &ue serían imposibles por otras técnicas, las pie0as moldeadas re&uieren muy poco o nulo acabado pues son terminadas con la ru#osidad de superficie deseada, color y transparencia u opacidad, buena tolerancia dimensional de pie0as moldeadas con o sin insertos y con diferentes colores.
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%. PROCESO ESO En el proceso de moldeo de plásticos, resinas de plástico se utili0an en forma de #ránulos o pellets. 'a elección del tipo de plástico plástico depende del tipo de producto &ue se hi0o, sus necesidades y el presupuesto #lobal. Ge los cientos de plásticos disponibles, sólo unos pocos son se#uros para el uso de los consumidores. Cl#unos de los utili0ados en el proceso de moldeado por inyección de plástico son de poli polies esti tiren reno, o, poli polica carbo rbonat nato, o, poli polipr propi opile leno, no, polietileno, poliamida, de cloruro de poli+inilo y el acrílico.
P%&&%t D% Po&'%t'&%no
El proceso de moldeo por inyección de plástico, sin embar#o, desempe"a un papel positi+o en la reducción de residuos. 'os plásticos utili0ados en el proceso se puede reutili0ar con la frecuencia necesaria.
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M()*'n+ In,%-tor+
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'os pellets o #ránulos de plástico se +ierten en la tol+a alimentación de una má&uina de moldeo por inyección. 'a tol+a de alimentación es un #ran contenedor &ue se abre en un cilindro de calefacción. el cilindro de calefacción, los pellets son sometidos a intenso calor hasta &ue el plástico se derrite. Un émbolo o pistón de inyección se mue+e rápidamente hacia adelante y hacia atrás para empuar el plástico ablandado por el calor a tra+és del espacio e$istente entre las paredes del cilindro y una pie0a recalentada y situada en el centro de a&uél. Esta pie0a central se emplea, dada la pe&ue"a conducti+idad térmica de los plásticos, de forma &ue la superficie de calefacción del cilindro es #rande y el espesor de la capa plástica calentada es pe&ue"o.
de
En un
?ao la acción combinada del calor y la presión eercida por el pistón de inyección, el polímero es lo bastante fluido como para lle#ar al molde frío donde toma forma la pie0a en cuestión. El polímero estará lo suficiente fluido como para llenar el molde frío. *asado un tiempo bre+e dentro del molde cerrado, el plástico solidifica, el molde se abre y la pie0a es remo+ida. El ritmo de producción es muy rápido, de escasos se#undos.
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>. MA?UINARIA 'as partes más importantes de la má&uina son
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1. Unidad de inyección 'a función principal de la unidad de inyección es la de fundir, me0clar e inyectar el polímero. *ara lo#rar esto se utili0an husillos de diferentes características se#n el polímero &ue se desea fundir. El estudio del proceso de fusión de un polímero en la unidad de inyección debe considerar tres condiciones termodinámicas
'as temperaturas de procesamiento del polímero. 'a capacidad calorífica del polímero p Kcal]# ^L. El calor latente de fusión, si el polímero es semicristalino.
*roceso *lastificación y acumulación de material plastificado mediante #iro y retroceso del husillo
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=nyección a #ran +elocidad 4tiro o disparo, shot5. 'a +ál+ula antirretorno impide el retroceso del material. /e#ulación del mo+imiento por +elocidad de inyección y presión má$ima admisible en el molde 4hasta 2993*a5.
Se mantiene la presión en el molde, inyectando más material durante inicio de cristali0ación y contracción. Separación del molde, y comien0o de nue+o ciclo de plastificación mientras la pie0a termina el enfriamiento en el molde.
Unidades Ge Gos Etapas
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Dentaas 3ayor capacidad de producción 3ayores presiones alcan0adas 3ás preciso control del +olumen inyectado *referidas para pie0as complicadas de paredes finas. Ges+entaas 3ayor coste 3enor homo#eneidad del material 3ayor ries#o de de#radación. 2. Unidad de cierre ambién es conocida como unidad de cierre del molde y es el componente de la má&uina &ue sostiene el molde, efecta el cierre y la apertura, #enera la fuer0a para mantenerlo cerrado durante la fase de inyección y cuando el molde se abre, e$pulsa la pie0a moldeada.
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@. 3olde El molde 4también llamado herramienta5 es el espacio donde se #enera la pie0a para producir un producto diferente, simplemente se cambia el molde, al ser una pie0a intercambiable &ue se atornilla en la unidad de cierre. E$isten +arios tipos de molde, para inyectar plasticos, metal, etc. 'as partes del molde son
C&@i*&*: es el +olumen en el cual la pie0a será moldeada. C&)&l+s o */ctos: son conductos a tra+és de los cuales el polímero fundido fluye debido a la presión de inyección. C&)&l+s *+ +)',i&-i+)to: Son canales por los cuales circula refri#erante 4el más comn a#ua5 para re#ular la temperatura del molde. Su dise"o es compleo y específico para cada pie0a y molde B&,,&s +p/lso,&s: al abrir el molde, estas barras e$pulsan la pie0a moldeada fuera de la ca+idad, pudiendo a +eces contar con la ayuda de un robot para reali0ar esta operación.
A. ontroles Es el tablero eléctrico y]o electrónico &ue contiene los parámetros a controlar en la má&uina de inyección. !. ?ancada Es la base de la má&uina de inyección &ue sostiene la unidad de cierre, a unidad de plastificación o inyección, los controles y el sistema hidráulico de la má&uina.
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CICLO DE MOLDEO En el ciclo de moldeo se distin#uen 8 pasos principales 4aun&ue al#unos autores lle#an a distin#uir hasta > pasos5
3olde cerrado y +acío. 'a unidad de inyección car#a material y se llena de polímero fundido. Se inyecta el polímero abriéndose la +ál+ula y, con el husillo &ue acta como un pistón, se hace pasar el material a tra+és de la bo&uilla hacia las ca+idades del molde. 'a presión se mantiene constante para lo#rar &ue la pie0a ten#a las dimensiones adecuadas, pues al enfriarse tiende a contraerse. 'a presión se elimina. 'a +ál+ula se cierra y el husillo #ira para car#ar material al #irar también retrocede. 'a pie0a en el molde termina de enfriarse 4este tiempo es el más caro pues es lar#o e interrumpe el proceso continuo5, la prensa libera la presión y el molde se abre las barras e$pulsan la parte moldeada fuera de la ca+idad. 'a unidad de cierre +uel+e a cerrar el molde y el ciclo puede reiniciarse.
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8. PARAMETROS
1. T+-p+,&t/,&s 'as temperaturas pueden ser del cilindro de plastificación, de la bo&uilla y del molde. 'a temperatura del cilindro de plastificación y de la bo&uilla, esta dada por el tipo de material a trabaar, estas temperaturas se austan de acuerdo a la temperatura de la masa fundida, la temperatura de la masa fundida determina las propiedades estructurales de una pie0a moldeada, por lo &ue debe ser constante y uniforme ya &ue controla la densidad y contracción. El proceso de plastificación de una resina cristalina es muy estrecho y re&uiere más ener#ía. 'a temperatura el molde está en función o es determinada por el material plástico a trabaar. - el acabado de la pie0a. 2. V+loci*&*+s V+loci*&* *+ ci+,,+ *+ -ol*+ es la distancia &ue recorre la platina mó+il hasta hacer contacto con la platina fia del molde 4es importante mencionar &ue la unidad de cierre se forma de parte mó+il y parte fia5 en un tiempo determinado, la +elocidad de cierre del molde se reali0a en +arias etapas Alta velocidad# media 1 2
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velocidad $ ba"a velocidad , esto con el fin de e+itar aceleraciones y frenados bruscos durante la fase de cerrado del plato mó+il, también dependerá de la pie0a a moldear. V+loci*&* *+ &p+,t/,& *+ -ol*+ es la distancia &ue recorre la platina mó+il del molde hasta separarse de la platina fia y dear el espacio suficiente para la e$pulsión de las pie0as en un tiempo determinado. 'a +elocidad de apertura del molde se reali0a al contrario de la fase de cierre de molde ba"a velocidad# media velocidad $ alta velocidad , también esto dependerá de la pie0a a moldear. V+loci*&* *+ pl&sti'ic&ci() la +elocidad de plastificación se controla por las re+oluciones por minuto o #iros por minuto del husillo o tornillo en el momento de la plastificación. V+loci*&* *+ i)=+cci(): 'a +elocidad de inyección dependerá de los si#uientes factores 'a +iscosidad del polímero. ondiciones del molde. ama"o y nmero de puntos de entrada de material. ama"o de los canales o +enas de alimentación del material. Salidas de aire en el molde. emperatura de la masa fundida emperatura del molde. Ccabado de la pie0a. V+loci*&* *+ +p/lsi() Es la distancia &ue recorren los e$pulsores en un tiempo determinado para e$pulsar la pie0a moldeada.
@. P,+sio)+s P,i-+,& p,+si() *+ i)=+cci() es la presión re&uerida para +encer las resistencias &ue el material fundido produce a lo lar#o de su trayectoria, desde el cilindro de plastificación hasta el molde, esta presión corresponde a la fase de llenado del molde, con esta pretendemos llenar la ca+idad en un >9 ó >!%, para después terminar de llenar la pie0a con la se#unda presión y +elocidades. S+0/)*& p,+si() *+ i)=+cci() ambién es conocida como de sostenimiento o recal&ue, tiene como obeto el mantener bao presión el material fundido &ue se solidifica y se contrae en la ca+idad del molde, la función de esta se#unda presión, es la de completar el llenado y así compensar la contracción, introduciendo un poco más de material fundido en el molde. Co)t,&p,+si(): Su función es impedir el retorno de éste, meorando la acción de la me0cla del material. Gicho en otras palabras, esto ayuda a &ue se lo#re una buena homo#eni0ación del plástico.
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D+sco-p,+si() Es la distancia &ue el husillo se hace para atrás con la finalidad de liberar la presión eercida sobre el plástico de tal manera &ue no escurra el material al momento &ue abra el molde. P,+si() *+ +p/lsi() Una +e0 terminada la apertura del molde, la pie0a se debe separar del molde, y esto se lo#ra a tra+és de un mecanismo de e$pulsión, &ue re&uiere de una presión de botado &ue esta acti+ada durante toda la fase de e$pulsión. P,+si() *+ ,+to,)o +p/lsi() es la presión &ue estará presente una +e0 &ue los botadores han e$pulsado la pie0a en la fase de e$pulsión.
A. Dist&)ci&s Dist&)ci& *+ *osi'ic&ci() i)=+cci() = +sp+so, *+l colc4() Son los milímetros de material inyectado en función del +olumen 4cm@5 y la unidad de plastificación. )tra definición, es la cantidad de plástico necesaria para llenar todas las ca+idades y la colada. Dist&)ci& *+ co)-/t&ci() & s+0/)*& p,+si() son los milímetros necesarios para hacer el cambio por distancia, de primera presión de inyección a se#unda presión de inyección. Dist&)ci& *+ &p+,t/,& *+ -ol*+ es la distancia &ue deseamos &ue abra la parte mó+il del molde para &ue pueda e$pulsarse la pie0a. Dist&)ci& *+ +p/lsi() son los milímetros recorridos por el sistema de e$pulsión de la pie0a inyectada, para &ue pueda desmoldar del molde. !. Ti+-pos Ti+-po *+ i)=+cci() es el tiempo en el &ue se lle+a a cabo el llenado de las ca+idades del molde. Ti+-po *+ postp,+si() es el tiempo en &ue permanece acti+a la postpresión, o se#unda presión. Ti+-po *+ pl&sti'ic&ci() es el tiempo re&uerido para le+arse a cabo la fusión del amterial, hasta lle+arlo a un estado lí&uido +iscoso. Ti+-po *+ +)',i&-i+)to es el tiempo para acabar de solidificar la pie0a, y este empie0a después de &ue termina el tiempo de postpresión y acaba cuando el molde se abre para e$pulsar la pie0a. Ti+-po *+ ciclo es el tiempo en el &ue se lle+an a cabo las etapas del proceso de inyección tiempote cierreMtiempote inyecciónMtiempote postpresiónMtiempo de enfriamiento &ue incluye el tiempote plastificaciónMtiempo de apertura y e$pulsión.
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8. C,ist&li&ci() = *+'o,-&ci() *+ l& pi+& &l +)',i&,s+ co)t,&cci() Gebe tenerse en cuenta &ue la ra0ón de este fenómeno se debe al cambio de densidad del material, &ue si#ue un propio comportamiento fisico&uímico, particular para cada polímero, y &ue puede ser isótropo o anisótropo. Ge acuerdo con las relaciones de *D anteriores, se infiere &ue la parte moldeada sufrirá una contracción, presentando cada polímero diferentes tipos de contracción V. Col&*& ',3& = c&li+)t+ E$isten dos tipos de colada.
'a col&*& ',3& es el remanente de polímero solidificado &ue &ueda en los canales, y &ue es necesario cortar de la pie0a final. 'a col&*& c&li+)t+ mantiene al polímero en estado fundido para continuar con la inyección. on esta técnica se ahorra una considerable cantidad de plástico, aun&ue presenta al#unos incon+enientes los pi#mentos deben tener mayor resistencia a la temperatura, el polímero aumenta su historia térmica, el molde debe ser dise"ado especialmente para esto, etc.
7. Colo,&ci() *+ l& pi+& 'a coloración de las pie0as a moldear es un paso crítico, puesto &ue la belle0a de la pie0a, la identificación y las funciones ópticas dependen de este proceso. ?ásicamente e$isten tres formas de colorear una pie0a en los procesos de inyección
Utili0ar plástico del color &ue se necesita 4precoloreados5. Utili0ar un plástico de color natural y me0clarlo con pi#mento en pol+o o colorante lí&uido. Utili0ar un plástico de color natural y me0clarlo con concentrado de color .
9. DE6ECTOS CAUSAS POSIBLES $ SOLUCIONES EN PARTES MOLDEADAS 1 2
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'os defectos en partes moldeadas re&uieren e$periencia tanto para ser identificados como para ser resueltos. 'os operarios con a"os de e$periencia en inyección son los meores maestros de identificación y solución de problemas, ya &ue su e$periencia les da las ideas y recursos necesarios para solucionar problemas rápidamente. 'os defectos en partes moldeadas re&uieren e$periencia tanto para ser identificados como para ser resueltos. 'os operarios con a"os de e$periencia en inyección son los meores maestros de identificación y solución de problemas, ya &ue su e$periencia les da las ideas y recursos necesarios para solucionar problemas rápidamente.
ENC!UECAMIENTO Enfriamiento demasiado intensi+o. Gise"o inadecuado de la pie0a. iempo de enfriamiento muy corto. Sistema de e$tracción inapropiado. Esfuer0os en el material. 6LAS! *resión de cierre demasiado baa. LÍNEAS DE 6LUJO 3ala dispersión del concentrado de color o del pi#mento. emperatura demasiado baa. PARTE INCOMPLETA =nsuficiente material en la ca+idad. Falta de material en la tol+a. a"ón demasiado pe&ue"o. emperatura demasiado baa. )bstrucción de la tol+a o de la bo&uilla. Dál+ula tapada. iempo de sostenimiento demasiado corto. Delocidad de inyección demasiado baa. anales demasiado pe&ue"os. /espiración insuficiente. REC!UPADOS $ !UECOS *resión de inyección demasiado baa. iempo de sostenimiento de presión muy corto. Delocidad de inyección baa. 3aterial sobrecalentado. ;umedad. Enfriamiento del molde no uniforme. anales o compuerta muy pe&ue"os. 3al dise"o de la pie0a.
. APLICACIONES DEL MOLDEO POR IN$ECCI7N o
o
Es la técnica más empleada. *ara termoplásticos refor0ados con fibras las presiones son muy superiores a termoplásticos no refor0ados 4mucho mayor +iscosidad5 y se produce mayor des#aste de la má&uina. (eneralmente se emplean fibras cortas 49.29.Amm5, pero pueden emplearse fibras lar#as con modificaciones en la má&uina
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3oldeo de espumas estructurales termoplásticas R 3e0cla de polímero M espumante antes de la inyección. R Bo se rellena el molde completamente durante la inyección. R ?aas presiones 4las producidas por el #as #enerado5. R 'a densidad se controla con la dosificación del a#ente espumante. R *ueden moldearse elementos con distribución de densidad no uniforme.
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Mol*+o po, i)=+cci() *+ pol3-+,os */,oplásticos Giferencias •
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El husillo tiene la función a"adida de me0clar los componentes 4pol+o, #ran0a o masa plástica pre+iamente preparada en mala$adora5. Gentro del cilindro se e+ita el calentamiento del fundido para &ue no se inicie la reticulación. El molde se mantiene caliente 4_ 199` por encima de la cabe0a inyectora5, para completar reticulación. E$pulsión de las pie0as calientes.
CAPITULO III: MOLDEO POR SOPLADO 1. ANTECEDENTES Esta técnica se usó para crear un bote para las propinas en EE.UU en 1792. El proceso de moldeo por soplado nace de la combinación de técnicas de in#eniería de polímeros como el moldeo por inyección con el de técnicas de procesamiento de +idrio, particularmente el de la producción de botellas. 'a producción de botellas de +idrio re&uiere técnicas actualmente muy diferentes del moldeo por soplado, aun&ue en sus orí#enes es similar. 1 2
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#. DE6INICI7N El moldeo por soplado es un proceso utili0ado para fabricar pie0as de plástico huecas #racias a la e$pansión del material. Esto se consi#ue por medio de la presión &ue eerce el aire en las paredes de la preforma, si se trata de inyecciónsoplado, o del párison, si hablamos de e$trusiónsoplado. Este proceso se compone de +arias fases, la primera es la obtención del material a soplar, después +iene la fase de soplado &ue se reali0a en el molde &ue tiene la #eometría final, puede haber una fase intermedia entre las dos anteriores para calentar el material si fuera necesario, se#uidamente se enfría la pie0a y por ltimo se e$pulsa. *ara facilitar el enfriamiento de la pie0a los moldes están pro+istos de un sistema de refri#eración así se incrementa el ni+el producti+o.
%. TCNICAS DE SOPLADO DE PL"STICO En+ases de todo tama"o y pie0as técnicas son las aplicaciones del soplado El moldeo por soplado es responsable de una parte sustancial de la producción total de plásticos. En repetidas ocasiones se ha tratado en *lásticos Uni+ersales de estos temas desde el punto de +ista técnico por ello, lo &ue si#ue es una simple recopilación de los sistemas utili0ados y de sus aplicaciones más importantes 'a fabricación de cuerpos huecos presenta problemas casi insoslayables para la técnica de inyección de plásticos, &ue es la más e$tendida. *or ello, fuera de la técnica de moldeo rotacional &ue resulta lenta para la producción de las #randes cadencias necesarias para el moldeo de en+ases y otros productos similares, se ha acudido a tecnolo#ías multifase, en las &ue se fabrica primero un material tubular mediante e$trusión o inyección y lue#o se modifica su forma bao temperatura mediante la inyección de aire en un molde hueco cerrado frío, solidificándose el plástico en su forma definiti+a al contacto con sus paredes.
>. LA EFTRUSI7N SOPLADA El uso de la e$trusión para producir el elemento tubular a partir del &ue se forma el cuerpo hueco permite un meor apro+echamiento de las posibilidades de los materiales multicapa, con lo &ue se consi#uen en+ases en &ue la pared está compuesta por capas de distintos materiales &ue otor#an las características diferenciadas de barrera, resistencia a la radiación UD, características mecánicas o coloración. 'as e$trusoras para producir #randes capacidades, con peso superior a los 2!!9 6# unitarios, suelen estar dotadas de acumuladores de e$truído para producir la preforma de un modo mucho más rápido &ue el &ue permitiría el propio fluo del cabe0al de 1 2
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e$trusión, e+itando &ue se descuel#ue antes de &uedar fiada por el pin0amiento del molde. 'a e$trusión permite una #ran +ersatilidad de formas. En formas simples, es posible producir en+ases con asa incorporada &ue se sopla conuntamente con el cuerpo del en+ase mediante un pin0amiento parcial de la preforma. *ueden fabricarse también tubuladuras de forma complea utili0ando un robot &ue posiciona la preforma dentro de las formas compleas y con cambio de dirección del molde abierto. Estos productos tienen un amplio campo de aplicación en la industria del automó+il, tanto en los sistemas de climati0ación como en al#unas tubuladuras de admisión, así como en la fabricación de depósitos de combustible. Se fabrican también infinidad de artículos de u#uetería, palets y otros productos Csimismo es el principal sistema para la fabricación de en+ases con plásticos biode#radables, &ue pueden ser la respuesta de la industria a los problemas de residuos sólidos urbanos, ya &ue estos materiales permiten su incorporación a los +ertederos. En resumen, aun&ue sea el método más anti#uo, es probablemente el más +ersátil y continuará siendo imprescindible para un nmero de aplicaciones. El parison e$truido incluye todas las capas necesarias &ue en forma de tubo i#resan al molde, en la misma forma &ue el párison de monocapa. El control automático de las má&uinas modernas unto con un dado de alta calidad, permite e$truir las proporciones de las capas de acuerdo con lo pro#ramado así como un control en la cantidad de material re&uerido de acuerdo con la #eometría de la botella a moldearse.
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a%& 'oldeo por soplado de preformas En esta técnica no e$iste la parte de e$trusión, ni párison, sino &ue por medio de inyección se obtienen pie0as llamadas preformas, &ue son apro$imadamente cilíndricas y con la bo&uilla completamente terminada, esta bo&uilla sir+e para &ue el molde de soplado suete con firme0a la pie0a &ue al incrementar su temperatura puede ser soplada y ad&uirir la forma del molde. El uso de preformas es muy comn en la fabricación de botellas de *E como las utili0adas en los refrescos de coca cola y pepsi. 'a +entaa de usar preformas consiste en &ue estas se pueden inyectar y almacenar, producir diferentes colores y tama"os, los cuales pueden hacerse en lu#ares distintos a donde se reali0ará el soplado. 'as preformas son estables y pueden ser sopladas a +elocidad alta se#n la demanda re&uerida.
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b%& Soplado de cuerpos (uecos% Es un procedimiento para moldeo de termoplásticos nicamente, para ello, mediante una e$trusora en forma hori0ontal o +ertical se producen dos bandas o preformas calientes en estado pastoso, de un espesor determinado y además inflable, &ue se introducen al interior del molde partido, posteriormente se cierra el molde y mediante un mandril se introduce aire a alta presión entre las dos láminas, ésta presión hace &ue las láminas de plástico se adhieran a las paredes interiores del molde haciendo &ue tomen su confi#uración, se#uidamente se enfría el molde para &ue las películas se endure0can, pasado esto se procede a e$traer la pie0a y se elimina el material e$cedente4 rebaba5. *ara éste procedimiento es necesario &ue el material ten#a estabilidad de fusión para soportar la e$trusión de la preforma y el soplado de la misma al interior del molde. El moldeado por soplado de cuerpos huecos tiene un uso muy e$tenso para producir recipientes como botellas, #aloneras, pelotas, barriles de todo tama"o y confi#uración, además de pie0as para autos, u#uetes como mu"ecas, etc.
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5. L& i)=+cci()sopl&*o 'a inyecciónestiradosoplado nació para dar una respuesta obeti+a a la obtención de en+ases para bebidas carbónicas en materiales transparentes. *or sus características mecánicas, el poliéster termoplástico es el material más adecuado, pero al tratarse de un polímero cristalino era preciso un proceso con una #ran rapide0 de transformación y enfriamiento &ue permitiera e+itar la formación de cristalitas durante el paso a la fase sólida. C este efecto, se desarrolló un proceso en el &ue se producen las preformas 4parison5 con espesores de pared +ariables controlados, lo &ue hacía necesario moldearlas por inyección. En una se#unda fase, la preforma caliente es estirada de forma también controlada y se inyecta finalmente aire para &ue el contacto con las paredes frías del molde endure0ca el en+ase de modo casi instantáneo. El uso de *E e$i#e un secado pre+io de la #ran0a, puesto &ue cual&uier tra0a de humedad in+alida el proceso. En los ltimos a"os se han puesto en el mercado e&uipos &ue reali0an esta operación en secuencia con el proceso. 'os moldes de preforma se fabrican con ca+idades mltiples, hasta >8, de modo &ue posibilite cadencias de la 0ona de soplado más rápidas &ue las de las má&uinas de inyección. El producto final de *E tiene un coste al#o mayor &ue los productos de inyección o e$trusión soplado, reali0ados muchas +eces con poliolefinas, por lo &ue no es pre+isible &ue su aplicación se e$tienda a muchos campos fuera del de las bebidas carbónicas. El proceso de inyección soplado se utili0a también para producir capacidades huecas con otros materiales, como las botellas de *D y de otros plásticos, como las destinadas a perfumería y farmacia en &ue se obtienen capacidades moldeadas con 1 2
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precisión sin líneas aparentes de soldadura. )tros productos incluyen man#uitos, y otras pie0as de #ran precisión, con tolerancias en el espesor de pared del orden de 9,9@ mm, &ue no sería posible obtener por e$trusión soplado con preformas col#ando libremente. El ncleo del molde de inyección se construye como mandrín de soplado. 'as preformas se inyectan cíclicamente sobre el mandrín con un cuello formado con precisión y un espesor de pared +ariable &ue depende del ahuecamiento de las mitades =nyección, Soplado y Estirado 4S?35
*roceso S?3 a&Proceso por Pasos 1. En este proceso 4S?3 Stretch ?loW 3oldin#5, el plástico es primero moldeado en una preforma a tra+és de =nyección por 3oldeo. Estas preformas se producen de una +e0 con la forma de los cuellos de las botellas 4incluyendo su rosca5. 2. Estas preformas, lue#o de enfriarse, son ubicadas dentro de la má&uina de E?3 4E$trusion ?loW 3achine5. @. En el proceso S?3, las preformas son calentadas 4#eneralmente con calentadores infraroos5 hasta lle#ar a una temperatura de transición a estado +idrioso, lo cual hace &ue el polímero se e$panda orientando sus moléculas sobre las paredes del molde. A. Gespués se sopla usando aire a alta presión dentro de las botellas &ue estan dentro de un molde metálico para soplado. !. Usualmente la preforma es estirada con un pistón &ue también entra en la botella y molde.
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b%& Aplicaciones 'as principales aplicaciones son botellas, tarros y otros contenedores. ?otellas para bebidas carbonatadas.
Gel molde. Gonde es apropiado, se dispone de una estación de acondicionamiento para el estirado bia$ial. c%& )nflado por aire o líuido El párison e$truido debe inflarse para &ue tome la forma del molde, esto se puede lo#rar por medio de la inyección de aire, pero puede también reali0arse por medio de la inyección de a#ua, u#os, bebidas refrescantes o medicinas lí&uidas, como suero. Este tipo de empa&ue no re&uiere de una tapa, pues el material se sella al terminar la inyección y no permite la fu#a del lí&uido con el cual se infló el material. Una tapa es posible, aun&ue debe pincharse en al#n punto dise"ado para &ue el fluido pueda escapar.
8. E
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Están ampliamente pro+istos de canales para la des#asificación y deben tener una superficie interna finamente pulida de modo &ue el desmoldeo se facilite por la introducción de aire entre la ca+idad y el artículo moldeado. 'os tiempos de enfriamiento determinan los del ciclo, por lo &ue suelen estar pro+istos de medios de circulación de a#ua, aire o #ases crio#énicos 4B2 o )25. 'a especificación modelo para las má&uinas de e$trusiónsoplado es la Euromap A9 41>A95, &ue contiene un resumen de parámetros Euromap, consistente en fuer0a de cierre en toneladas, má$ima separación entre placas con la unidad de cierre abierta, lon#itud de las placas en mm en la dirección de la preforma, diámetro de tornillo en mm o +olumen del acumulador en cm. Un eemplo sería 1!]V99 $ 899 2!99. 'as e$trusoras con husillo de @9 mm a 189 mm tienen una ']G del orden de 29 y son parecidas a la ma&uinaria de tubería. 'a producción de preformas de hasta 1 6# para capacidades de 19 a @9 litros puede obtenerse en menos de @9 se#undos desde tubos fundidos &ue emer#en +erticalmente y de modo continuo desde bo&uillas de alimentación lateral 4para *E5 o cabe0ales de soporte de mandrín 4*D5, &ue son tomadas por a#arres o directamente por moldes alternati+os o rotati+os y entre#adas a las estaciones de acabado. *ara 2 6# o más, las preformas se producen desde acumuladores de cilindro y pistón a los &ue lle#a el fundido durante una fase preestablecida y &ue pueden tener una capacidad de hasta @99 6# 4*E5 cuando se fabrican tan&ues de #asóleo para calefacción de hasta 19.999 litros de capacidad. El espesor de pared de las preformas para obtener un espesor deseado en el producto final se obtiene con hileras cónicas cuya hol#ura se re#ula electrónicamente. 'os bordes de la preforma suelen ser pinchados por elementos reempla0ables del molde en las pie0as en &ue las formas no son estrictamente de re+olución. En estas 0onas se produce un desperdicio de material &ue hace con+eniente disponer de una estación de recuperación del material de la rebaba a pie de má&uina. Sin embar#o, cuando se utili0an polímeros refor0ados con fibras, este fenómeno produce una discontinuidad de las fibras &ue reduce drásticamente su resistencia mecánica en estas 0onas. *ara e+itarlo, se han desarrollado sistemas de colocación de la preforma en el molde abierto &ue si#ue sus cambios de dirección y con ello se consi#ue al soplado una continuidad estructural del producto.
9. El -ol*+o po, sopl&*o El molde para el proceso de moldeo por soplado es similar al del moldeo por inyección, pero re&uiere una fuer0a de cierre mucho menor, además re&uiere de entrada de aire para inflar el párison e$truido en forma de tubo. El molde consiste en 1 2
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dos partes &ue al cerrarse encierran el párison, este tubo al inflarse toma la forma del molde y &ueda estable la forma al enfriarse el material. 'a línea del molde &ueda marcada en la pie0a final, sin embar#o esta no representa una línea de unión sino una línea de cierre, sin embar#o en ocasiones puede presentar una falla en el material cuando el molde está +ieo o des#astado. abe se"alar &ue la diferencia en costos entre moldes de inyección y moldes de soplado es muy alta lle#ando a tener una diferencia entre A +eces más alta, es decir los moldes de inyección son más caros, dependiendo de las partes y los tama"os. a%& El moldeo a ba"a presión 'os procedimientos industriales más importantes son El moldeo por soplado se introduce en el molde una preforma en forma de tubo a tra+és de un dosificador y, a continuación, se inyecta aire comprimido. •
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)tro método es el moldeo al +acío, en el &ue se dispone de un molde donde se efecta el +acío, adaptándose el material a las paredes del mismo. El moldeo centrífu#o, donde el material semifundido se introduce en un molde &ue #ira sobre un ee, de manera &ue Tla fuer0a centrífu#a hace &ue se adapte a las paredes del molde. 1 2
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'a colada es el método más simple, ya &ue consiste en fundir el material y +erterlo en un molde. El fluido +iscoso rellena el molde y toma su forma. Se trata de un método lento, ya &ue se in+ierte mucho tiempo en ase#urarse de &ue el molde se ha rellenado por completo y en enfriar el plástico. El espumado se usa para conse#uir espumas de polímero, es decir, plásticos con una densidad muy baa o e$pandidos, &ue tienen en su interior burbuas de aire. En todos ellos, el material fundido toma la forma de un molde y, tras enfriarse y solidificar de nue+o, se obtiene la pie0a final. •
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)BS=U=)B GE ')S 3)'GES *C/C *'CS=)S. 'os moldes para plásticos se construyen de di+ersas maneras, en función de la forma de la pie0a &ue se &uiere obtener, por lo #eneral son moldes partidos, si la pie0a es de re+olución y simétrica, lo más comn es &ue sea de macho 4ncleo5 y hembra 4 matri05, de lo contrario tendrá mltiples partes &ue se ensamblan para el cierre y llenado del molde y se abren para el desmolde de la pie0a.
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Gependiendo de la cantidad de pie0as a producir, los moldes pueden ser de accionamiento manual, si se trata de pe&ue"as series, para series mayores se utili0an moldes semiautomáticos, accionados por prensas y para #randes series de pie0as los moldes automáticos en los cuales no participan prácticamente la mano humana. *ara el dise"o del molde se debe de considerar el color de la pie0a, adornos , insertos metálicos, espesor de las paredes, conocidad de las paredes para facilitar el desmolde, con+iene e+itar bordes y salientes a#udos, las cur+as irre#ulares son difíciles de mecani0ar, las superficies planas o #randes tienen el incon+eniente de presentar alabeos por la contracción, lo &ue da a lu#ar a superficies irre#ulares y acabados ru#osos, para e+itar esto se deben refor0ar las paredes con salientes sua+es, ner+ios, redondamientos en el encuentro de las paredes. 'as paredes no deben de ser muy del#adas &ue puedan romperse, para los duroplasticos como los fenólicos no debe de sobrepasar los 9,8! mm. 'os termoplásticos se pueden moldear con espesores más finos. Se debe de tener en cuenta la no e$istencia de cambios brusco de espesores para e+itar concentraciones de tensiones. *aredes de casi i#ual espesor curan de manera uniforme. Es recomendable en las paredes lar#as o altas, &ue el fondo, por donde #eneralmente se inicia el llenado sea más #rueso &ue la parte superior, para facilitar el desmolde y e+itar la concentración de tensiones. 'os plásticos tienen la tendencia de contraerse austándose alrededor del embolo o de los machos del molde, si la pie0a es de re+olución se puede optar por una conicidad de 1^, para otras formas hay &ue darle a la pie0a una inclinación de 9,!^ por lo menos, ya &ue +erticalidades mayores producen adherencias de la pie0a al molde. Son los 3etacrilatos de 3etilo y el *oliestireno son los materiales de mayor contracción, en ese caso se usa inclinación mayor o i#ual de 1^ Si la pie0a tiene la inclinación en el ncleo del molde, la pie0a &ueda retenida en la ca+idad 4matri0 ó hembra5 del molde, por lo &ue los e$pulsores estarán ubicados en ella. *or el contrario la inclinación corresponde a la matri0, la pie0a se adhiere en el ncleo, siendo preciso ubicar los e$pulsores en él. El dise"o, construcción de moldes para plásticos y el moldeo re&uiere cierta e$periencias y constituye una técnica y a la +e0 un arte, a lo &ue debemos a#re#ar in#enio, sentido comn y el conocimiento de la teoría cuando es necesario resol+er impases. *ara producir a#ueros en la pie0a a moldear es con+eniente emplear pasadores desmontables, en lu#ar de construir el molde con los machos fios, por la dificultad de construcción por mecani0ado. Es comn ubicar insertos metálicos para roscas interiores, espárra#os, adornos, soportes, etc. Se deberá de tener cuidado en el anclae de los mismos
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mediante ranuras, recalcados o a#ueros, se debe de e+itar masas de metal e$cesi+amente #randes. En el moldeo por inyección para la elaboración de altos +olmenes de producción con una e$celente calidad, es indispensable un molde de buenas cualidades, con una elaboración muy precisa, y duración aceptable. 'os dos pasos más importantes en la producción de una pie0a plástica son el dise"o de la pie0a y el dise"o del molde. 'a tarea principal del molde de inyección es recibir y distribuir el material plástico fundido, para ser formado y enfriado y posteriormente e$pulsar la parte moldeada. Cl dise"ar el molde de inyección con+iene tener en cuenta las consideraciones si#uientes a parte de las consideraciones antes mencionadas onocer perfectamente el plano de la pie0a a moldear, establecer las líneas de partición, 0ona de entrada, lu#ar de los botadores y detalles del molde &ue puedan facilitar su construcción. Geterminar el tipo de ma&uina de moldeo y el efecto &ue puede tener en el dise"o del molde. C partir de las especificaciones del termoplástico, hay &ue tener en cuenta su contracción, las características de fluo y abrasión y los re&uisitos de calentamiento y enfriamiento. •
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Son muchos los puntos &ue deben de ser tomados en cuenta para la construcción de un molde los materiales para su construcción, los métodos de elaboración del molde, dise"o y características del molde y pie0a a fabricar entre otros. 3ateriales para la construcción de los moldes En la construcción de moldes para inyección de plásticos es necesario utili0ar aceros especiales por las condiciones de trabao, debido a las car#as se+eras a &ue son sometidos y por&ue se re&uiere alta precisión en los acabados. C esto hay &ue a"adir &ue las tolerancias maneadas son muy finas. 'os aceros, utili0ados en moldes para inyección deben cumplir con las si#uientes características 1. ondiciones aceptables para su elaboración como son me&uinabilidad, poder ser tro&uelado en frío, poder ser templado. 2. /esistencia a la compresión @. /esistencia a la temperatura A. /esistencia a la abrasión !. Cptitud para el pulido 8. ener deformación reducida V. ?uena conducti+idad térmica 7. ?uena resistencia Xuímica >. ratamiento térmico sencillo.
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Gentro de los aceros para moldes podemos encontrar a los aceros de cementación, de nitruración, templados, bonificados para el empleo en el estado de suministro o resistentes a la corrosión, entre otros. El acabado 'os clientes suponen &ue la apariencia de los productos es la &ue se especifica en los planos. 'a te$tura &ue debe de tener el molde en al#unas ocasiones es un aspecto &ue comnmente no es tomado en cuenta. Este factor influye sobre el comportamiento del plástico. )tro punto importante es &ue los acabados para los moldes son un costo adicional y suponen uno de los mayores costos de la construcción de los moldes. 3étodos de elaboración del molde an importante es el material &ue se utili0a para la construcción del molde como lo son los métodos &ue se emplean para la creación del mismo como son 3ecani0ado puede ser di+idido en dos fases, el desbaste 4su obeti+o es eliminar la mayor cantidad de material posible5 y el mecani0ado de acabado, el cual tiene como obeti+o #enerar las superficies finales. Estampado o tro&uelado Se emplea principalmente cuando hay &ue obtener ca+idades del molde con una superficie difícil para ser elaborada por mecani0ado. El pun0ón, estampa o tro&uel es elaborado e$teriormente se#n el perfil deseado. 'os elementos así obtenidos se someten a un recocido para la liberación de tensiones antes de la elaboración mecánica final, para &ue en el tratamiento térmico definiti+o no se produ0can deformaciones. Electroerosión En este proceso se apro+echa el des#aste producido por descar#as eléctricas bre+es y consecuti+as. Es necesaria la creación de un electrodo, de #rafito o cobre, el cual +a formando las ca+idades del molde. 'os electrodos de #rafito tienen la +entaa de tener un menor des#aste pero la des+entaa de menor precisión. 'os electrodos de cobre, por su parte, dan mayor precisión pero con un mayor des#aste. olada En este proceso el costo de la mecani0ación es alto y el tiempo empleado en la fabricación del molde puede ser considerable. ;ay &ue tener en cuenta, además &ue la e$actitud de dimensiones y la calidad superficial son inferiores respecto a los moldes fabricados por mecani0ación.
6ORMA DE LOS CANALES DE COLADA.
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En la foto se obser+a un molde de acero de cuatro ca+idades, canal principal y canal secundario 1. oloración de botellas 'a coloración de botellas con pi#mento suele ser poco eficiente, aun&ue posible. Se recomienda en estos casos utili0ar un concentrado de color o un plástico precoloreado, es decir, &ue ya ten#a el color deseado. 'as +entaas de los concentrados de color en el proceso de botellas, además de las +entaas en los demás procesos, incluye la posibilidad de lo#rar al#unos efectos especiales como los iridiscentes o los perlados en multicapa, con los cuales se pueden fabricar utili0ando diferentes combinaciones en diferentes proporciones de #rosor de capas y de porcentae de aplicación, esta +ersatilidad no sería posible con precoloreados. 'a +entaa de los precoloreados es la simplicidad del sistema y &ue no se necesita dosificación de material, además de lo constante del color.
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2. oloración de preformas 'a coloración de las preformas se lle+a a cabo por medio de la inyección, es muy importante &ue la distribución y la dispersión de pi#mentos o colorantes en la pie0a sea lo meor posible ya &ue al soplarse la pie0a los problemas de fluo de polímero pueden incrementarse. 'a pie0a coloreada en la inyección puede tener colores opacos o translcidos, tomando en cuenta &ue la saturación del color disminuirá en la botella, debido al adel#a0amiento de las paredes, esto de acuerdo con la ley de ?eer'ambert o ley de absorcióntransmisión de lu0.
CAPITULO IV: MOLDEO POR EFTRUSION 1 2
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1. DE6INICION 'a e$trusión, es un proceso formado por comprensiones el cual el metal de trabao es for0ado a fluir a tra+és de la abertura de un dado para darle forma a una sección trans+ersal, el proceso a apretar un tubo de pasta de dientes. 'a e$trusión data de 1799
1.Se puede e$trudir una #ran +ariedad de formas, especialmente con e$trusión en caliente sin embar#o una laminación de la #eometría es &ue la sección trans+ersal debe ser la misma a lo lar#o de toda la parte. #.'a estructura del #rano y las propiedades de resistencia se meoran con la e$trusión en frío o caliente. %.Son posibles tolerancias muy estrechas, en especial cuando se utili0an e$trusiones en frío. >.En al#unas operaciones de e$presión se #enera poco o nin#n material de desperdicio. En este proceso un cilindro o tro0o de metal es for0ado a tra+és de un orificio por medio de un émbolo, por tal efecto, el metal estirado y e$truido tiene una sección trans+ersal, i#ual a la del orificio del dado. T*C+)CAS DE E,T!-S)O+
;ay dos tipos de e$trusión, e$trusión directa y e$trusión indirecta o in+ertida. En el primer caso, el émbolo y el dado están en los e$tremos opuestos del cilindro y el material es empuado contra y a tra+és del dado. En la e$trusión indirecta el dado es suetado en el e$tremo de un émbolo hueco y es for0ado contra el cilindro, de manera &ue el metal es e$truido hacia atrás, a tra+és del dado.
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'a e$trusión puede lle+arse a cabo, ya sea en caliente o en frío, pero es predominantemente un proceso de trabao en caliente. 'a nica e$cepción a esto es la e$trusión por impacto, en la cual el aluminio o tro0os de plomo son e$truidos por un rápido #olpe para obtener productos como los tubos de pasta de dientes. En todos los procesos de e$trusión hay una relación crítica entre las dimensiones del cilindro y las de la ca+idad del contenedor, especialmente en la sección trans+ersal. El proceso se efecta a una temperatura de A!9 a !99 ` con el fin de #aranti0ar la e$trusión. El dise"o de la matri0 se hace de acuerdo con las necesidades del mercado o del cliente particular. 'a e$trusión nos permite obtener secciones trans+ersales sólidas o tubulares &ue en otros metales sería imposible obtener sin recurrir al ensamble de +arias pie0as. Es&uema de e$trusión
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&. P,oc+s&-i+)to *i,+cto. 1. pie0a bruta calentada 2. matri0 @. +ásta#o A. tro&uel !. orificio de la matri0
2. P,oc+s&-i+)to i)@+,so. 1. pie0a bruta calentada 2. matri0 @. orificio del tro&uel A. +ásta#o !. salida del metal
E$isten muchas +ariantes de este proceso E.trusión Directa Un tocho cilíndrico caliente se coloca dentro de la cámara del dado, el falso blo&ue y el apisonador se colocan en posición. El metal es e$truido a tra+és del dado abriéndolo hasta &ue sólo &ueda una pe&ue"a cantidad. Entonces es cortado cerca del dado y se elimina el e$tremo. E.trusión )ndirecta Es similar a la e$trusión directa e$cepto &ue la parte e$truida es for0ada a tra+és del +ásta#o apisonador. Se re&uiere menos fuer0a por este método, debido a &ue no e$iste fuer0a de ro0amiento entre el tocho y la pared continente. El debilitamiento del apisonador cuando es hueco y la imposibilidad de pro+eer soporte adecuado para la parte e$truida constituyen las restricciones de este proceso. Este proceso de compresión indirecta es esencialmente de trabao en caliente, donde un lin#ote fundido de forma cilíndrica, se coloca dentro de un fuerte contenedor de metal y comprimido por medio de un émbolo, de manera &ue sea e$pulsado a tra+és del orificio de un dado. E.trusión por )mpacto
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En la e$trusión por impacto un pun0ón es diri#ido al peda0o de metal con una fuer0a tal &ue éste es le+antado a su alrededor. 'a mayoría de las operaciones de e$trusión por impacto, tales como la manufactura de tubos ple#ables, son trabaadas en frío. Sin embar#o hay al#unos metales y productos, particularmente a&uellos en los cuales se re&uieren paredes del#adas, en los &ue los peda0os de metal son calentados a ele+adas temperaturas. 'a e$trusión por impacto es cubierta en el capitulo si#uiente sobre trabao en frío.
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P!OCESO Este proceso consiste en hacer pasar atre+es de una matri0 un tocho, denominación &ue reciben las barras #eneralmente cilíndricas &ue pre+iamente han sido calentadas entre A29` y !99`. Esta operación se reali0a en prensas hidráulicas de #ran potencia. )btenemos de esta manera la forma deseada, siendo casi ilimitado el nmero de perfiles y formas &ue podemos conse#uir de distinta #eometría. ;ay &ue destacar &ue este procese concurre siempre en estado solido produciéndose barras de considerable lon#itud, normalmente de @9 a89 metros. Cla salida de la prensa estas barras alcan0an hasta !!9` &ue se enfrían rápidamente con aire o a#ua. *osteriormente son enfriadas para dearlas totalmente rectas y posteriormente cortadas se#n re&uerimientos del cliente. PA!A'ET!OS *ara efectuar el procedimiento de e$trusión, un elemento debe satisfacer tres re&uisitos fundamentales 1. 'o#rar reunir la materia prima continuamente en estado sólido y fundido. 2. Fundir en forma continua la materia prima. @. onse#uir homo#eneidad de la materia prima en forma física y térmica. DE/ECTOS# CA-SAS 0 POS)12ES SO2-C)O+ES ;ay tres defectos de e$trusión principales
A0,i+t&-i+)tos *+ l& s/p+,'ici+: si la temperatura, la fricción o la +elocidad de e$trusión es demasiado alta, las temperaturas superficiales suben de forma apreciable, y esta condición puede causar a#rietamientos y des#arramiento de la superficie. El patrón del fluo característico de la e$trusión tiende a despla0ar ó$idos e impure0as superficiales hacia el centro del lin#ote, casi como un embudo. Este defecto se denomina defecto tubo, y también tubo de escape o cola de pescado.
A0,i+t&-i+)tos i)t+,)o: se atribuyen estas #rietas a un estado de esfuer0o de tensión hidrostática en la línea central, en la 0ona de deformación del dado. 'a 1 2
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tendencia al a#rietamiento central aumenta al incrementarse el án#ulo del dado y la concentración de impure0as, y disminuye al aumentar la relación entre la e$trusión y la fricción.
6i0/,& 18. D+'+cto *+ +t,/si() El metal de la 0ona muerta C no fluye, Fi#. 18 4a5. El émbolo saca el metal inmó+il, Fi#. 18 4b5, el cual entonces puede empe0ar a fluir a lo lar#o de dentro de la re#ión central del lin#ote. Gesafortunadamente el metal de la 0ona muerta C contiene material o$idado en la superficie y cuando éste entra a la e$trusión produce el defecto de e$trusiónQ &ue +uel+e al material inaceptable. Una forma de e+itar &ue ocurra este defecto, es usar un coín de presión entre el émbolo y el lin#ote, &ue es de diámetro menor al del lin#ote. Este dea una cala+era del#ada
APLICACIONES !ABITUALES •
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Este procedimiento nos permite obtener redondos, tubos y perfiles de alta compleidad. E$trusión de los sellos para automó+il, en la empresa ;U;=BS)B
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CUESTIONARIO 1 2
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1. Describir y explicar las diferencias entre termoplásticos, termoestables y elastómeros. 2. Mediante un DOP, describir y explicar cada una de las etapas de los diferentes procesos de formado y moldeo de plásticos por extrusión, moldeo por inyección, rotomoldeo, y soplado. 3. Explicar y raficar los productos !ue se forman por extrusión, moldeo por inyección, rotomoldeo y por soplado. ". #$uáles son las capacidades y las especificaciones t%cnicas de las má!uinas para el moldeo por inyección, moldeo por soplado y rotomoldeo& '. Defina y expli!ue el proceso de soplado en capas m(ltiples. ). #$uáles son los problemas o defectos !ue se pueden encontrar en el moldeo por inyección, soplado y extrusión, y rotomoldeo& *. Propona las soluciones a los problemas o defectos !ue se pueden encontrar en el moldeo por inyección, soplado y extrusión, y rotomoldeo. +. #Explicar y describir mediante un DOP el proceso de moldeo de espuma y !ue productos se producen, y sus aplicaciones industriales& . -nspeccione arios componentes de plástico en su auto e identif/!uelos procesos !ue podr/an 0aberse utiliado en su fabricación. 1. -nspeccione los diersos componentes el%ctricos presentes en su 0oar y describa los procesos utiliados en su fabricación. 11. Explicar y describir con un DOP D-4564M4 cada etapa del proceso de moldeo de laminado de plásticos y de bosas. 7ue Dios los bendia muc0o y a tus familiares. 8oy inicia a bendecir a todo 0ombre y toda mu9er, incluyendo a tus enemios y nunca más criti!ues. Por
#$#%& %' D(&).
EBGRAFIA 1 2